第十章高速计数及脉冲输出指令

第1节S7-200系列PLC高速计数器、1 .各种CPU对应的高速计数器、高速计数器以中断方式动作，具备计数信号输入、外部启动、外部复位及计数方向控制专用的输入端口。 S7-200系列PLC规定了6个高速计数器编号，在程序中使用时，HCn表示高速计数器的地址，n的可取值范围为05。 HCn还表示高速计数器的当前值。 该当前值为只读的32位2字，可使用数据传输指令随时读取计数当前值。 可用于不同CPU模块的高速计数器不同，并且可以使用HC0、HC3、HC4和HC5的CPU224和CPU226可以使用HC0到HC5。 2 .高速计数器的类型和动作模式根据高速计数器而有多个运转模式，使用的输入端子分别不同，主要分为脉冲输入端子、方向控制输入端子、复位输入端子、开始输入端子等。 高速计数器运行模式主要分为四种。 (1)带内部方向控制的单相增减计数器有计数器输入，没有外部方向控制输入信号。 计数方向由内部控制字节中的方向控制位设定，只能进行单方向的向上计数或向下计数。 如在HC0中的模式0那样，计数方向控制位为SM37.3，并且当该位为“0”时，执行向下计数，并且当该位为“1”时，执行向上计数。 (2)带外部方向控制的单相增减计数器具有计数输入，由外部输入信号控制计数方向，只能进行一个方向的增减。 如同HC1的模式3一样，当I0.7为0时为递减计数，当I0.7为1时为递增计数。 (3)带有增减计数输入的双向计数器有两个计数输入，一个是递增计数输入，另一个是递减计数输入。 脉冲到达递增计数输入端时，计数器的当前值增加1。脉冲到达递减计数输入时，计数器的当前值减少1。 如果向上计数脉冲与向下计数脉冲之间的间隔时间大于0.3ms，则可以正确地对高速计数器进行计数，如果间隔时间小于0.3ms，则高速计数器认为同时产生了两个脉冲，并且计数器的当前值不变。 (4)A/B相正交计数器具有两个计数输入端a相位和b相位，并且A/B相位正交计数器以两个输入脉冲的相位确定计数方向。 a相脉冲的上升沿超过b相脉冲的上升沿时递增计数，相反倒计数。 根据高速计数器编号和模式，上述4种运行模式可增加复位侧和启动侧。 复位输入有效时，计数器的当前值被清除，并一直保持到复位输入无效为止。 启动输入有效时，允许高速计数器的计数，启动输入无效时，计数器忽略计数脉冲的输入，当前值不变。 正确使用高速计数器时，不仅要正确设置指令，还要正确设置高速计数器的控制字节、当前值和预置值。 状态位表示高速计数器的运行状态，可作为编程的参考点。 3 .高速计数器编程设定、高速计数器控制字节、高速计数器初始值/预置值、当前值和预置值均为32位带符号整数。 如果不将当前值和预设值放入表示的特殊存储器中执行HSC指令，则无法将新值放入高速计数器中。 高速计数器状态字节。 有些位指示当前计数方向、当前值与预设值是否相等，以及当前值是否大于预设值。 通过监视高速计数器的状态位，可发生相应的中断，完成重要的操作。 但请注意，状态位仅在执行高速计数器终端程序时有效。 高速计数器状态位、第二节高速计数器指令在工业应用中是电机调速、速度和定位的常见控制方式。 为了实现电机的精密控制，使用编码器将电机的转速转换为高频脉冲信号，并反馈至PLC，通过PLC的高频脉冲计数和相关编程实现了电机的各种控制。 在PLC中，通常的计数器受到扫描周期的影响，高速脉冲的计数发生脉冲损失，计数可能会变得不正确，或者无法进行正确的控制。PLC提供的高速计数器可独立于扫描周期，正确计数脉冲宽度小于扫描周期的高速脉冲，高速脉冲频率最高为30kHz。 1 .高速计数器指令、2 .指令功能HDEF指定高速计数器指令、“HSC”端口指定高速计数器编号、“MODE”端口指定具体的运行模式(各高速计数器最多有12种动作模式)。 如果存在EN端口执行条件，则HDEF指令可指定特定高速计数器编号，并将其与特定操作模式相关联。 程序中，每个高速计数器只需使用1次HDEF指令。 HSC高速计数器指令根据高速计数器特殊存储位的设定，按照HDEF指令指定的动作模式，控制高速计数器的动作。 为了理解并使用高速计数器，高速计数器的一般设定步骤如下所示。 (1)使用初始化脉冲接点SM0.1调用高速计数器初始化动作子程序。 此结构在后续扫描期间不再调用此子例程，从而缩短扫描时间并使程序更加结构化。 (2)在初始化子例程中，向相应高速计数器的控制字节写入所希望的控制字。 当使用HSC1时，向SMB47写入16#F8(2#11111000 )可允许高速计数器的运行、允许写入新的当前值、允许写入新的预设值、改变计数器的方向、增加计数器的计数方向(执行HDEF指令，根据选择的计数器编号和运行模式，连接高速计数器编号和具体的运行模式。 (4)在与所选择的计数器编号对应的当前值单元中加载所希望的当前值，加载0时清除原来的当前值。 (5)在与选择的计数器编号对应的预设值单元中加载所需的预设值。 (6)为了捕捉与高速计数器对应的中断事件(当前值等于预设值、计数方向的变化、外部复位)，制作对应的中断程序，参考中断事件及其优先级，使用dispatcher中断程序(7)执行全局中断许可指令(ENI )，许可高速计数器中断。 (8)执行HSC指令，开始高速计数器的运行。 6 .高速计数器的应用实例应用高速计数器指令、变频器和光电导线盘实现三相异步电机的启动和二级减速自动定位控制系统。 高速运行的交流电机转动惯量大，因此必须高速定位精度低，以减速方式减小转动惯量，以低速运行实现正确定位。 在本例的控制中，由于在每次起动电动机时运转距离相等，所以利用光电代码盘反馈方式进行二次减速和定位控制。 第3节高速输出功能指令、高速脉冲输出功能可在PLC指定的输出点产生高速PWM (脉冲宽度调制)脉冲，或输出频率可变的PTO脉冲，可用于步进电机和直流伺服电机的定位控制和调速。 使用高速脉冲输出功能时，CPU单元请选择满足高速脉冲输出的频率要求的晶体管输出型。 1 .存在高速脉冲输出指令、2 .指令功能PLS脉冲输出指令、EN端口执行条件时，检测脉冲输出特殊存储器的状态，激活定义的脉冲动作，从q端口指定的数字输出端口输出高速脉冲。 PLS指令可通过Q0.0和Q0.1两个端口输出可控制的PWM脉冲和PTO高速脉冲串波形。 由于只有2个高速脉冲输出端口，因此1个程序最多使用2次PLS指令。 高速脉冲输出和输出影像寄存器都支持Q0.0和Q0.1端口，但Q0.0和Q0.1端口只能同时使用1个功能。 使用高速脉冲输出时，两个输出点不受输出图像寄存器、即时输出指令、强制输出的影响。 3 .支持高速脉冲输出的特殊标志寄存器为了定义和监视高速脉冲输出，提供了控制字节、状态字节和参数设定寄存器。 (1)每个状态字节高速脉冲输出都有状态字节，监视程序执行时的特定操作的状态并进行记录。可通过程序读取相关位的状态。 (2)控制字节是通过设定控制字节，能够选择高速脉冲输出的时间基准、具体周期、输出模式(PTO/PWM )、更新方式等，在编程时的初始化动作中必须的内容。PTO/pwm时间基准选择：0(1)PWM脉冲的含义和周期、脉冲宽度设定要求PWM脉冲是指占空比可调整且周期固定的脉冲。 其周期和脉冲宽度的增量单位可设定为微秒()或毫秒(ms )，周期变化范围分别为5065535和2ms65535ms。 周期设定时，设定值为偶数，设定为奇数时，输出波形的占空比稍微失真。 如果周期设定值必须大于2，且设定值小于2，则预设值为2。 2)PWM脉冲波形的更新方式由于能够调整PWM占空比且能够设定周期，因此存在连续输出脉冲时的波形更新的问题。 系统提供了同步更新和异步更新两种波形更新方式。 同步更新PWM脉冲输出的典型操作是在不改变周期的情况下改变脉冲宽度，从而不需要改变时间基准，因此能够使用同步更新。 同步更新时，波形的变化在周期的边缘发生，能够进行平滑的变换。 输出异步更新脉冲时变更时间基准时，使用异步更新方式。 异步更新可能会瞬间禁止PWM功能，转换PWM波形时不同步，引起被控制设备的振动。 不要使用异步更新。PWM脉冲输出设定、3)PWM脉冲输出设定以下，将Q0.0作为脉冲输出端，介绍PWM脉冲输出的设定步骤。 (1)使用初始化脉冲接点SM0.1调用PWM脉冲输出初始化动作子程序。 此结构在后续扫描过程中不再调用此子例程，从而缩短扫描时间并使程序更加结构化。 (2)在初始化子例程中，将16#D3(2#11010011 )写入SMB67控制字节。 设定内容为允许脉冲输出。选择PWM方式选择使用同步更新的微秒单位。可更新脉冲宽度和周期。 (向SMW68写入所希望的周期值。 (向SMD70写入所希望的脉冲宽度。 (5)执行pls指令，开始脉冲输出。 (6)在后续程序的执行中变更脉冲宽度时，如果在SMB67中写入16#d2(2#1101101100010 )，则可变更脉冲宽度，但不能变更周期值。 再次执行PLS指令。 若要变更上述初始化子程序的脉冲宽度，请执行下列步骤： (1)调用子程序，将必要的脉冲宽度写入SMD70。 (2)执行pls命令。 1)PTO脉冲串的含义和周期、脉冲数设定要求PTO脉冲串输出占空比为1:1的方波，因此可以设定该周期和输出的脉冲数。 周期的增量单位可以设定为微秒()或毫秒(ms )，周期变化范围分别为5065535微秒和265535ms。 周期设定时，设定值为偶数，设定为奇数时，输出波形的占空比稍微失真。 如果周期设定值必须大于2，且设定值小于2，则预设值为2。 脉冲数的设定范围设定值为0时，系统默认为1。 2)PTO脉冲串的单级行和多级行输出控制PTO功能允许脉冲串的队列输出，在当前脉冲串完成时，立即开始新脉冲的输出，形成行，保证脉冲串的顺序输出的连续性。 根据流水线的实现形式，PTO分为单级流水线和多级流水线两种。PTO脉冲串输出设定、(1)单级行。 管线中只能存储1个脉冲串控制参数，但启动1个脉冲串输出后，立即在下一个脉冲串中设定控制参数，重新执行PLS指令。 第一个脉冲列的输出完成后，第二个脉冲列自动开始输出。 通过重复以上步骤，可输出多个脉冲列。 如果前后脉冲串的时间基准发生变化，或者在通过PLS指令捕捉新脉冲串之前前的脉冲串完成，则脉冲串之间可能不会平滑变化。 当管线已满时，如果加载另一个脉冲序列的控制参数，则状态位SM66.6或SM76.6将指示PTO管线已溢出。 单级流水线编程复杂，主要注意新脉冲串控制参数的写时序。(2)多段输油管道。 对于多段管线方法，必须在变量内存区域(v )中创建包络表。 包络表中包含各脉冲列的参数(初始周期、周期增量、脉冲数)和要输出的脉冲列的段数。 通过PLS指令启动输出时，会自动从包络线表中读取各脉冲串的参数并输出。 在编程时，必须向smw68或者SMW178加载包络表中的起始变量的偏移地址(根据V0计算偏移地址)。 例如，如果包络表开始于VB300，则必须向smw68或SMW178写入十进制300。 包络表的周期增量可以选择微秒或毫秒，但包络表只能选择一个时间标准，在运行时不能更改。 包络表形式、包络表中的各段的长度都是8字节，最初的2字节是该段的开始时脉冲的周期值，接下来的2字节是前后的2个脉冲间的周期值的变化量，正规输出脉冲周期变大，为负时输出脉冲周期变小，为0时输出脉冲周期不变化，最后的4个字节一般地，为了实现每个脉冲段之间的平滑转换，每个段的结束周期(ECT )必须等于下一个段的初始周期(ICT )，但是在确定每个段的输出脉冲的数量(q )时，需要计算和确定脉冲的周期增量(n )。 例如，在第一级的初始周期中脉冲数为400个，而在第二级的初始周期中，为了保证平滑的转换，将第一级的结束周期设为与第二级的初始周期相同，则脉冲的周期增量为3)PTO脉冲串输出设定以下，将向输出端输出Q0.0作为PTO脉冲串输出设定顺序。 (1)使用初始化脉冲接点SM0.1调用PTO脉冲串输出初始化动作子程序。 此结构在后续扫描过程中不再调用此子例程，从而缩短扫描时间并使程序更加结构化。 (2)在子程序中，若设定单级操作，则将16#85(2#10000101 )写入SMB67，表示能够进行脉冲输出许可、PTO功能选择、单级操作、以微秒为单位的脉冲数和周期值的更新(3)在单级操作中向SMW68写入所需周期值，向SMD72写入所需脉冲数的多级操作中，向SMW168写入包络表的开始变量存储器偏移地址，创建包络表。 (4)为了捕捉与高速脉冲输出对应的中断事件(PTO脉冲输出完成中断)，制作适当的中断程序，并且参考中断事件及其优先级，在ATCH